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acm动态规划总结

Pkuacm1163theTriangle动态规划题目总结

(一)

题目:

对于一个有数字组成的二叉树,求由叶子到根的一条路径,使数字和最大,如:

7

38

810

2744

45265

这个是经典的动态规划,也是最最基础、最最简单的动态规划,典型的多段图。

思路就是建立一个数组,由下向上动态规划,保存页子节点到当前节点的最大值,Java核心代码如下:

for(inti=num-2;i>=0;i--){

for(intj=0;j<=i;j++){

//该句是整个动态规划的核心

number[i][j]=Math.max(number[i+1][j],number[i+1][j+1])+number[i][j];

}

}

带有详细注释的代码可以在获得

Pkuacm1579FunctionRunFun动态规划题目总结

(二)

579

Considerathree-parameterrecursivefunctionw(a,b,c):

ifa<=0orb<=0orc<=0,thenw(a,b,c)returns:

1

ifa>20orb>20orc>20,thenw(a,b,c)returns:

w(20,20,20)

ifa

w(a,b,c-1)+w(a,b-1,c-1)-w(a,b-1,c)

otherwiseitreturns:

w(a-1,b,c)+w(a-1,b-1,c)+w(a-1,b,c-1)-w(a-1,b-1,c-1)

这本身就是一个递归函数,要是按照函数本身写递归式,结果肯定是TLE,这里我开了一个三维数组,从w(0,0,0)开始递推,逐步产生到w(20,20,20)的值,复杂度O(n^3).

总结:

这道题是很地道的DP,因为它的子问题实在是太多了,所以将问题的结果保存起来,刘汝佳《算法艺术和信息学竞赛》中115页讲到自底向上的递推,这个例子就非常典型。

总体来说这个题目还是非常简单的,不过这个思想是地道的动态规划。

带有详细注释的代码可以在获得

 

Pkuacm2081Recaman'sSequence动态规划题目总结(三)

2081

一道很简单的动态规划,根据一个递推公式求一个序列,我选择顺序的求解,即自底向上的递推,一个int数组result根据前面的值依此求出序列的每一个结果,另外一个boolean数组flag[i]记录i是否已经出现在序列中,求result的时候用得着,这样就避免了查找。

核心的java代码为:

for(i=1;i<=500000;i++)

{

if(result[i-1]-i>0&&flag[result[i-1]-i]==false)

{

result[i]=result[i-1]-i;

flag[result[i-1]-i]=true;

}

else

{

result[i]=result[i-1]+i;

flag[result[i-1]+i]=true;

}

}

带有详细注释的代码可以在获得

Pkuacm1953WorldCupNoise动态规划题目总结(四)

给定一个小于45的整数n,求n位2进制数中不含相邻1的数的个数。

看似简单的一道题,如果当n=45时,对2的45次方检查,是无法完成的任务。

先分析一下这个问题:

N

以1结尾的个数

以0结尾的个数

总和

1

1

1

2

2

1

2

3

3

对于n=1来说,以1结尾、以0结尾个数都是1,总和是2,下面过度到2:

对于所有以1结尾的数,后面都可以加上0,变为n=2时以0结尾的,而只有结尾为0的数才能加上1(因为不能有两个连续0),这样就可以在n=2的格里分别填上1、2,总和算出来为3,以此类推,我们可以算出所有n<=45的值,然后根据输入进行相应输出。

核心代码如下:

inti,num,count,array[50][2],j=0;

array[1][1]=1;

array[1][0]=1;

for(i=2;i<50;i++)

{

array[i][0]=array[i-1][1];

array[i][1]=array[i-1][1]+array[i-1][0];

}

我们可以继续找出规律,其实这个就是斐波那切数列数列:

F[N]=F[N-1]+F[N-2];可以继续简化代码。

带有详细注释的代码可以在获得

Pkuacm1458CommonSubsequence动态规划题目总结(五)

8

求两个string的最大公共字串,动态规划的经典问题。

算法导论有详细的讲解。

下面以题目中的例子来说明算法:

两个string分别为:

abcfbc和abfca。

创建一个二维数组result[][],维数分别是两个字符串长度加一。

我们定义result[i][j]表示Xi和Yj的最长子串(LCS).当i或j等于0时,result[i][j]=0.LCS问题存在一下递归式:

result[i][j]=0i=0orj=0

result[i][j]=result[i-1][j-1]+1Xi==Yj

result[i][j]=MAX(result[i-1][j],result[i][j-1])Xi!

=Yj

对于以上例子,算法如下:

Result[i][j]:

a

b

c

f

b

a

0

1

2

3

4

5

6

0

0

0

0

0

0

0

0

a

1

0

1

1

1

1

1

1

b

2

0

1

2

2

2

2

2

f

3

0

1

2

2

3

3

3

c

4

0

1

2

3

3

3

3

a

5

0

1

2

3

3

3

4

从最后一个格向上顺着箭头的方向可以找到最长子串的构成,在有箭头组成的线段中,含有斜向上的箭头对应的字符是其中的一个lcs。

Java代码的核心部分如下:

for(inti=0;i

result[i][0]=0;

}

for(inti=0;i

result[0][i]=0;

}

for(inti=1;i<=length1;i++){

for(intj=1;j<=length2;j++){

if(str1.charAt(i-1)==str2.charAt(j-1))

result[i][j]=result[i-1][j-1]+1;

else

result[i][j]==result[i-1][j]>result[i][j-1]?

result[i-1][j]:

result[i][j-1];

}

}

System.out.println(result[length1][length2]);

带有详细注释的代码可以在获得

 

Pkuacm2250Compromise动态规划题目总结(六)

2250

这个也是求最长公共字串,只是相比CommonSubsequence需要记录最长公共字串的构成,此时箭头的标记就用上了,在程序中,用opt[][]存放标记,0表示朝向左上方,1表示指向上,-1表示指向左。

result[][]存放当前最大字串长度。

在求最优解时,顺着箭头从后向前寻找公共字串的序号,记录下来,输出即可。

该算法在算法导论中有详细的讲解。

带有详细注释的代码可以在获得。

Pkuacm1159Palindrome动态规划题目总结(七)

1159

给一个字符串,求这个字符串最少增加几个字符能变成回文,如Ab3bd可以增加2个字符变为回文:

Adb3bdA。

通过这样的结论可以和最长公共子串联系起来(未证明):

S和S'(注:

S'是S的反串)的最长公共子串其实一定是回文的。

这样我们就可以借助lcs来解决该题,即用s的长度减去lcs的值即可。

核心的Java代码为:

total-LCS(string,newStringBuffer(string).reverse().toString());

//函数LCS返回两个string的lcs的长度

带有详细注释的代码可以在获得

Pkuacm1080HummanGeneFunction动态规划题目总结(八)

1080

这是一道比较经典的DP,两串基因序列包含A、C、G、T,每两个字母间的匹配都会产生一个相似值,求基因序列(字符串)匹配的最大值。

这题有点像求最长公共子序列。

只不过把求最大长度改成了求最大的匹配值。

用二维数组opt[i][j]记录字符串a中的前i个字符与字符串b中的前j个字符匹配所产生的最大值。

假如已知AG和GT的最大匹配值,AGT和GT的最大匹配值,AG和GTT的最大匹配值,求AGT和GTT的最大匹配值,这个值是AG和GT的最大匹配值加上T和T的匹配值,AGT和GT的最大匹配值加上T和-的匹配值,AG和GTT的最大匹配值加上-和T的匹配值中的最大值,所以状态转移方程:

opt[i][j]=max(opt[i-1][j-1]+table(b[i-1],a[j-1]),opt[i][j-1]+table('-',a[j-1]),opt[i-1][j]+table('-',b[i-1]));

Null

A

G

T

G

A

T

G

Null

-3

-5

-6

-8

-11

-12

-14

G

-2

T

-3

T

-4

A

-7

G

-9

第0行,第0列表示null和字符串匹配情况,结果是’-’和各个字符的累加:

for(i=1;i<=num1;i++)

opt[0][i]=opt[0][i-1]+table('-',a[i-1]);

for(i=1;i<=num2;i++)

opt[i][0]=opt[i-1][0]+table('-',b[i-1]);

opt[num2][num1]即为所求结果。

带有详细注释的代码可以在获得

Pkuacm2192Zipper动态规划题目总结(九)

2192

这个题目要求判断2个字符串能否组成1个字符串,例如cat和tree能组成tcraete。

我们定义一个布尔类型的二维数组array,array[i][j]表示str1[i]和str2[j]能否组成str[i+j].i=0或者j=0表示空字符串,所以初始化时,array[0][j]表示str1的前j个字符是否和str都匹配。

对于str=tcraete:

Null

c

a

t

Null

1

0

0

0

t

1

r

0

e

0

e

0

可以证明:

当array[i-1][j](array[i][j]上面一格)和array[i][j-1](array[i][j]左面一格)都为0时,array[i][j]为0.当array[i-1][j](array[i][j]上面一格)为1且左面字母为str[i+j]时或者当array[i][j-1](array[i][j]左面一格)为1且上面字母为str[i+j]时,array[i][j]为1.这就是状态转移方程为。

核心的Java代码:

if(array[i][j-1]&&str1.charAt(j-1)==str.charAt(i+j-1)||array[i-1][j]&&str2.charAt(i-1)==str.charAt(i+j-1))

array[i][j]=true;

else

array[i][j]=false;

带有详细注释的代码可以在获得

 

Pkuacm3356AGTC动态规划题目总结(十)

3356

一个字符串可以插入、删除、改变到另一个字符串,求改变的最小步骤。

和最长公共子序列类似,用二维数组opt[i][j]记录字符串a中的前i个字符到字符串b中的前j个字符匹配所需要的最小步数。

假如已知AG到GT的最小步数,AGT到GT的最小步数,AG到GTT的最小步数,求AGT到GTT的最小步数,此时T==T,这个值是AG到GT的最小步数,AGT到GT的最小步数加一(AGT到GT的最小步数等于AGTT到GTT的最小步数,加一是将T删除的一步),AG到GTT的最小步数加一(AG到GTT的最小步数等于AGT到GTTT的最小步数,加一是在AGT上增加T的一步)。

假如已知AG到GT的最小步数,AGA到GT的最小步数,AG到GTT的最小步数,求AGA到GTT的最小步数,此时A!

=T,这个值是AG到GT的最小步数加一(A改变为T),AGA到GT的最小步数加一(AGA到GT的最小步数等于AGAT到GTT的最小步数,加一是将T删除的一步),AG到GTT的最小步数加一(AG到GTT的最小步数等于AGA到GTTA的最小步数,加一是在GTTA上删除A的一步)。

所以状态转移方程:

if(str1.charAt(i-1)==str2.charAt(j-1))

array[i][j]=Math.min(Math.min(array[i-1][j-1],array[i-1][j]+1),array[i][j-1]+1);

else

array[i][j]=Math.min(Math.min(array[i-1][j-1]+1,array[i-1][j]+1),array[i][j-1]+1);

初始化的时候和最长公共子序列不同,因为第0行,第0列表示null转化到字符串情况,结果是字符串的长度:

for(inti=0;i<=m;i++){

array[i][0]=i;

}

for(inti=0;i<=n;i++){

array[0][i]=i;

}

Null

A

G

T

G

A

T

G

Null

0

1

2

3

4

5

6

7

G

1

T

2

T

3

A

4

G

5

结果是array[m][n]

带有详细注释的代码可以在获得

 

Pkuacm1887TestingtheCATCHER动态规划题目总结(十一)

887

题目叙述很繁琐,其实就是求最长下降子序列,这一类题也是动态规划的典型题。

这类问题有两种算法,一种T(o)=O(n^2),另一种T(o)=O(nlogn),这里用第一种,在1631Bridgingsignals的解题报告中介绍第二种。

创建一个一维数组num_array[j],max_array[],num_array[j]表示序列的元素,max_array[i]表示以第i个元素结尾的序列中的最长下降子序列,初始化为1,对于一个max_array[i],遍历前面的每个元素j,如果num_array[j]>num_array[i]且max_array[j]>=max_array[i],那么max_array[j]就要加1,所以递推公式为:

if(num_array[i]<=num_array[j]&&max_array[i]<=max_array[j])

max_array[i]++;

最后选最大的一个max_array[i]就是最长下降子序列的个数。

Java关键部分的代码:

for(inti=1;i

for(intj=0;j

if(num_array[i]<=num_array[j]&&max_array[i]<=max_array[j])

max_array[i]++;

}

max_value=(max_array[i]>max_value)?

max_array[i]:

max_value;

}

max_value是最后的结果。

带有详细注释的代码可以在获得

 

Pkuacm2533LongestOrderedSubsequence动态规划题目总结(十二)

2533

这个题目和1887TestingtheCATCHER一模一样,没有什么值得说的,关键的c代码如下:

for(i=1;i<=n;i++)

{

for(j=1;j

if(max[i]<=max[j]&&num[i]>num[j])

max[i]++;

if(max[i]>result)

result=max[i];

}

printf("%d\n",result);

带有详细注释的代码可以在获得

 

Pkuacm1631Bridgingsignals动态规划题目总结(十三)

1631

这个题目可以转化为最长上升子序列,这样这个题目似乎就和2533LongestOrderedSubsequence1887TestingtheCATCHER一样了,迅速写下代码,结果超时!

看来只能用O(nlogn)的算法了。

在O(n^2)的算法中:

创建一个一维数组array[j],opt[],array[j]表示序列的元素,opt[i]表示以第i个元素结尾的序列中的最长下降子序列,初始化为1,对于一个opt[i],遍历前面的每个元素j,如果array[j]>array[i]且opt[j]>=opt[i],那么opt[j]就要加1,在这里,遍历前面的每个元素j,寻找此前最大的子序列时间复杂度为O(n),如果我们在一个有序的序列中查找此前最大的序列长度,我们就可以用二分查找,时间复杂度就会降为O(logn),总的时间复杂度就会为O(nlogn)。

为此,我们增加一个一维数组B,B[i]表示当前序列为i的末尾元素的最小值。

例如对于序列:

426315:

i

1

2

3

4

5

6

array

4

2

6

3

1

5

opt

1

1

2

2

1

3

B

1

3

5

构建过程如下:

i=1时,opt[i]=1B[i]=4(当前为1的序列的末尾元素的最小值)

opt

1

1

1

1

1

1

B

4

i=2时,2不大于4,所以opt[i]=1,将B[1]更新为2

opt

1

1

1

1

1

1

B

2

i=3时,6大于2,所以opt[i]=1+1,将B[2]更新为6

opt

1

1

2

1

1

1

B

2

6

i=4时,3在26之间,所以opt[i]=1+1,将B[2]更新为3

opt

1

1

2

2

1

1

B

2

3

i=5时,1小于2,所以opt[i]=1,将B[1]更新为1

opt

1

1

2

2

1

1

B

1

3

i=6时,5大于3,所以opt[i]=2+1,将B[3]更新为5

opt

1

1

2

2

1

3

B

1

3

5

opt[6]就是最后的结果。

从构建的过程可以容易的证明一下两点:

B是递增的。

B是当前序列为i的末尾元素的最小值。

以上“2不大于4”,“3在26之间”等等的判断采用二分查找,所以总的时间复杂度为:

O(nlogn),核心的c代码如下:

for(i=1;i<=n;i++)

{

num=array[i];

left=1;

right=Blen;

while(left<=right)

{

mid=(left+right)/2;

if(B[mid]

left=mid+1;

else

right=mid-1;

}

opt[i]=left;

B[left]=num;

if(Blen

Blen=left;

if(max

max=opt[i];

}

printf("%d\n",max);

带有详细注释的代码可以在获得

 

Pkuacm1157LITTLESHOPOFFLOWERS动态规划题目总结(十四)

157

该题也是经典的动态规划,题目叙述的依然很麻烦,其实简化一下就是这样的:

例如下面这个例子就是:

3表示行,5表示列,然后在下面的3行5列每一行选一个数,使这3个数最大,要求选的数列数必须依次增大,就是从左上方向右下方选3个数使和最大。

35

723-5-2416

521-41023

-215-4-2020

我们用opt定义以当前Ij为结尾的花的排序的最大值,用r*(-50)表示负无穷,初始化时第一行为origin[i][j],后面为r*(-50)

Opt[][]

1

2

3

4

5

1

7

23

-5

-24

16

2

-150

-150

-150

-150

-150

3

-150

-150

-150

-150

-150

从第二行开始,对于第i行第j列,对于i>=j,遍历i-1行前j列,求出当前最大值。

Opt[][]

1

2

3

4

5

1

7

23

-5

-24

16

2

-150

21+7

-4+max(7,23,-5)

10+max(7,23,-5,-24)

23+max(…)

3

-150

-150

-150

-150

-150

I=3:

Opt[][]

1

2

3

4

5

1

7

23

-5

-24

16

2

-

3

-150

-150

-4+max(-150,28)

-20+max()

20+max(-150,28,19,33)

最后取第i行最大值即可,核心的c代码:

for(i=2;i<=r;i++)

for(j=1;j<=c;j++)

if(j>=i)

for(k=1;k

if(opt[i][j]

opt[i][j]=opt[i-1][k]+or

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